Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные свойства стали.

2. Укажите содержание углерода в углеродистых сталях.

3. Какая форма включений свободного графита в высокопрочном чугуне?

4. Как называются медно-цинковые сплавы?

5. Как подразделяются сплавы на основе алюминия?

6. Что такое композиционный материал?

7. Назовите исходные материалы для производства чугуна, стали.

8. Какова сущность процесса получения чугуна?

9. Сформулируйте принципиальную сущность процессов при получении стали из чугуна.

10. Какие печи используют для выплавки стали?

Раздел 3. Обработка металлов давлением

В этом разделе изучаются следующие темы: «Производство проката», «Изготовление деталей из листа», «Производство поковок».

Тема 3.1. Изготовление проката

Вопросы, изучаемые в этой теме: сущностьобработки металлов давлением; понятие о сортаменте проката; изготовление проката: прокатка, волочение, прессование.

Обработкой металлов давлением (ОМД) называют группу техно­логи­ческих процессов, в результате которых под влиянием приложенных внешних сил происходит изменение формы заготовок без нарушения их сплошности. При обработке давлением заданное формоизменение может быть достигнуто только при достижении пластических деформаций. Независимо от характера процесса обработки давлением необходимо учитывать следующие общие положения: необходимо воздействовать инструментом на заготовку с усилием, больщим, чем временное сопротивление данного материала; объем металла на протяжении всего процесса деформации остается практически постоянным; металл течет по пути наименьшего сопротивления. Для повышения пластичности и снижения сопротивления дефор­мированию металл необходимо нагреть до температур рекристаллиза­ции. Кроме того, если деформация осуществляется в холодном состоянии, то в детали возникают остаточные внутренние напряжения за счет образуемого наклепа. После такой обработки детали должны пройти термическую обработку – отжиг для рекристаллизации и снятия внутренних напряжений.

В промышленности применяют шесть основных видов обработ­ки давлением: прокатку, прессование, волочение, ковку, объемную штам­повку и листовую штамповку.

Изготовление проката. Прокатка – процесс пластического деформирования заготовки между вращающими валками прокатного стана, в результате которого уменьшается площадь поперечного сечения исходной заготовки, а также форма ее профиля. Взаимное расположе­ние валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. При этом получают прокат – готовые изделия или заготовки для после­дующей обработки. Исходной заготовкой при прокатке являются слитки. При прокатке сортовых профилей стальной слиток в горячем состоянии прокатывается на обжимных станах – блюмингах. Получающиеся после прокатки на блюмингах заготовки, чаще квадратного сечения, называют блюмами. Они являются полуфабрикатом для дальнейщей прокатки сортовых профилей. Продукцию прокатки в зависисмости от формы поперечного сечения можно разделить на четыре основные группы: сортовой прокат, листовой прокат, трубный, периодический и прокат специального назначения. Основные виды прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая.

Процесс прокатки осуществляется на прокатных станах, которые представляют собой технологический комплекс по­следо­вательно расположенных машин и агрегатов, предназначенных для пластической деформации металла в валках (собственно прокатки), дальнейшей его обработки и отделки (правки, обрезки кромок, резки на мерные изделия и пр.) и транспортировки. На заготовительных и сортовых станах заготовка последовательно проходит через ряд калибров. Разработку системы последовательных калибров, необходимых для получения того или иного профиля, называют калибровкой. Калибровка является сложным и ответственным процессом. После прокатки профили режут на мерные длины, охлаждают, правят в холодном состоянии, термически обрабатывают, удаляют дефекты. После ос­мотра и удаления наружных дефектов заготовки мерной длины нагревают в методических печах и прокатывают на сортовых, проволочных и других станах.

Волочение. Сущность метода заключается в протягивании заготовки через постепенно сужающееся отвер­стие деформирующего ин­струмента, называемого волокой. Волочение, как правило, осуществляют в холодном состоянии. При волочении сплошного и полого профилей площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, образуя постоянное сечение по всей длине, а длина увеличивается. Сортамент изделий, получаемых волочением, разнообразен: проволока диаметром 0,002…10 мм, прутки, трубы, фасонные профили. Волочение производят на барабанных, цепных и гидравлических станах. Барабан­ные станы служат для волочения проволоки и прутков не­большого диаметра, наматываемых в бунты. Кроме станов для однократного волочения существу­ют станы для мно­гократного волочения. В настоящее время применяют волочильные доски со вставными фильерами из инструментальных сталей, твердых сплавов, и техниче­ских алмазов.

Прессование – метод получения изделий путем выдавливания материала заготовки из замкнутой полости контейнера через отверстие инструмента (матрицы), форма и размеры которого определяют сечение прессуемого изделия. Профиль выдавливаемого изделия можно полу­чить разнообразной формы. Исходной заготовкой является слиток или прокат. Прессование ведется в горячем состоянии. При прессовании металл подвергается всестороннему неравномерному сжатию, и поэтому он должен обладать высокой пластичностью. Различают два способа прессования: прямой и обратный. Инструмент для прессования изготавливают из высококачественных инструментальных сталей и жаропрочных сплавов. Основным оборудованием для прессования являются вертикальные и горизонтальные гидравлические прессы. Прессованием получают прутки диаметром 3...250 мм, трубы диаметром 20…600 мм с толщиной стенки 1,0…1,5 мм и более, а также изделия из малопластичных, трудноформуемых сталей и сплавов, которые нельзя получить другими способами обработки давлением.